[发明专利]一种三维视觉重建方法

说明书

本发明涉及结构光测量技术，具体涉及一种三维视觉重建方法，包括以下步骤：搭建三维测量系统；使用多频相位测量轮廓术结构光扫描方法，通过投影仪投影带相移的正弦投影图案并通过摄像机实时捕获被测物表面调制的正弦图案，根据多频相位测量轮廓术的相位展开法计算出被测物表面相位信息；利用相位图在空间上随着被测物表面深度变化的扭曲度计算出被测物表面的相对深度，根据相对深度实现了三维重建。本发明能够在因条件限制而无法进行复杂的标定、标定困难，或者仅需重建出低精准度三维坐标的图像，快速的实现三维重建，弥补的现有的三维重建方法在标定数据不足时无法重建的缺陷，可广泛用于考古领域、三维数据的可视化应用中。

技术领域

本发明涉及结构光测量技术，具体涉及一种三维视觉重建方法。

背景技术

结构光测量技术(Structured light illumination,SLI)由于其可靠性、准确性以及非接触性等优点，已经逐渐成了一种主要的三维测量技术。一个典型的结构光测量系统包含一个投影仪和一个摄像头，SLI算法首先要进行系统标定以获得标定信息，标定过程首先是由投影仪向一个标定被测物表面投影经过编码的结构光图案，同时由照相机实时捕获被标定被测物表面调制的结构光图案，再根据照相机捕获的图像计算出标定信息，如果标定数据是未知的，那么结构光测量系统就不可能计算出三维坐标。

现有结构光方法在没有标定信息的条件下无法获得三维信息，而实际上，有些时候由于条件限制无法进行复杂的标定过程或者数据的丢失，都会导致标定信息不能被得到。另一方面，有些三维重建的应用中并不需要得到非常精确的三维坐标，比如在考古领域、三维数据的可视化应用中。因此，如何在没有标定数据的情况下实现三维视觉重建就成为一个有趣且有实际意义的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维视觉重建方法，解决利用结构光方法三维重建的方法需要标定信息才能实现获得三维信息，导致其实用性极低的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种三维视觉重建方法，包括以下步骤：

步骤一，搭建三维测量系统，放置被测物于摄像头能够捕捉的范围，投影仪射出的光照能够覆盖需扫描的范围；

步骤二，使用多频相位测量轮廓术(PMP)结构光扫描方法，通过投影仪投影带相移的正弦投影图案并通过摄像机实时捕获被测物表面调制的正弦图案，根据多频相位测量轮廓术的相位展开法计算出被测物表面相位信息；

步骤三，利用相位图在空间上随着被测物表面深度变化的扭曲度计算出被测物表面的相对深度，根据相对深度实现了三维重建。

进一步的，所述步骤三中，被测物表面的相对深度的获取方法如下：

设C代表摄像机，摄像机捕获图片的像素坐标为(xc,yc)，mean[φ(xc，：)]为相位图中xc行的平均值，为表示捕获的正弦波图像在像素坐标(xc,yc)的相位值，被测物表面同一行的相对深度信息Z1(xc，yc)通过如下公式得到